專利名稱：熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多輸入、多輸出信號的數(shù)字式偏差調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，尤其是以熱、電聯(lián)供 式汽輪機(jī)為對象的數(shù)字式調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。具體地說是為調(diào)節(jié)器的模擬量計(jì)算回路提供一種 兼設(shè)計(jì)與運(yùn)行仿真驗(yàn)證于一體的熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，市場尚未出現(xiàn)專用于熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)模擬量計(jì)算回路的熱電 聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，用于設(shè)計(jì)系藉助于通用性軟件，一般來說是將 1993年后出現(xiàn)的SIMULINK(基于框圖的仿真平臺(tái))掛接在MATLAB (矩陣實(shí)驗(yàn)室)環(huán)境上， 藉助其計(jì)算、繪圖功能進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。因其并非專用軟件，又因缺乏合理的數(shù)學(xué)模型，故而 無法做到在滿足靜態(tài)解耦的要求下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)。從而更不能做到對所設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行 運(yùn)行仿真以驗(yàn)證調(diào)節(jié)品質(zhì)。對多輸入、多輸出的數(shù)字調(diào)節(jié)器，目前還不能實(shí)現(xiàn)電、熱工況的靜態(tài)解耦，其主要 原因是舊的計(jì)算方法缺乏整體概念，所求的主要是傳遞過程中的差值關(guān)系，不能求得各運(yùn) 行工況與回路結(jié)構(gòu)對應(yīng)點(diǎn)關(guān)系的絕對值，因此不能建立還原電、熱工況調(diào)節(jié)過程的數(shù)學(xué)模 型，而這是開發(fā)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真軟件的先決條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能為熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)解耦控制的 熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征是其模擬量計(jì)算回 路系統(tǒng)是以調(diào)節(jié)單元為單位的積木式組合結(jié)構(gòu)；在模擬量計(jì)算回路系統(tǒng)的積木塊組合結(jié)構(gòu) 的基礎(chǔ)上編制有帶電、熱負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)和電、熱工況禁區(qū)規(guī)避功能塊回路；另設(shè)有空負(fù) 荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在空負(fù)荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)基礎(chǔ)上編制有空負(fù)荷運(yùn)行運(yùn)行仿真平 臺(tái)。所述的模擬量計(jì)算回路系統(tǒng)為以調(diào)節(jié)單元為單位的積木式組合結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)如 下各式熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)模擬量計(jì)算回路由如下種類的積木塊組合而成 轉(zhuǎn)速初級單元Ml、一級抽汽初級單元M2、二級抽汽初級單元M3、抽汽初級單元M4、排汽初級 單元M5、功率初級單元M6、高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9、高門綜合 單元M10、中門綜合單元Mil、低門綜合單元M12 ；由上述12個(gè)積木塊拼裝成以下類型熱電 聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)模擬量計(jì)算系統(tǒng)回路之一①二級抽汽凝汽式系統(tǒng)；②一級抽汽凝 汽式系統(tǒng)；③抽汽背壓式系統(tǒng)；④背壓式系統(tǒng)。上述4類汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)積木塊組合方式如下①二級抽汽凝汽式系統(tǒng)積木塊組合
整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、一級抽汽初級單元M2、二級抽汽 初級單元M3、功率初級單元M6、高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9、高門 綜合單元M10、中門綜合單元Mil、低門綜合單元M12，共10個(gè)單元積木塊所組成。以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸出分別輸往高門綜合單元的M10、中門綜合單元Mll及低 門綜合單元M12 ；一抽初級單元M2的輸入端接自一抽流量的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 信號，一抽初級單元M2的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元 M9 ；二抽初級單元M3的輸入端接自二抽流量的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 信號，二抽初級單元M3的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元 M9 ；功率初級單元M6的輸入端接自電功率的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號，功率初級單元M6的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元 M9 ；高門初級單元M7接受來自一抽初級單元M2、二抽初級單元M3、功率初級單元M6 的輸入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至高門綜合單元MlO ；中門初級單元M8接受來自一抽初級單元M2、二抽初級單元M3、功率初級單元M6 的輸入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至中門綜合單元Mll ；低門初級單元M9接受來自一抽初級單元M2、二抽初級單元M3、功率初級單元M6 的輸入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至低門綜合單元M12 ；高門綜合單元MlO接受來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、高門初級單元M7的信號，計(jì)算結(jié)果 經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往高壓調(diào)門執(zhí)行器；中門綜合單元Mll接受來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、中門初級單元M8的信號，計(jì)算結(jié)果 經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往中壓調(diào)門執(zhí)行器；低門綜合單元M12接受了來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、低門初級單元M9的信號，計(jì)算結(jié) 果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往低壓調(diào)門執(zhí)行器。②一級抽汽凝汽式系統(tǒng)積木塊組合整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、抽汽初級單元M4、功率初級單元 M6、高門初級單元M7、低門初級單元M9、高門綜合單元M10、低門綜合單元M12，共7個(gè)單元 積木塊所組成。以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸出分別輸往高門綜合單元M10、低門綜合單元M12 ；抽汽初級單元M4的輸入端接自抽汽流量的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 信號；抽汽初級單元M4的輸出分別輸往高門初級單元M7、低門初級單元M9 ；功率初級單元M6的輸入端接自電功率的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號；功率初級單元M6的輸出分別輸往高門初級單元M7、低門初級單元M9 ；高門初級單元M7接受來自抽汽初級單元M4、功率初級單元M6的輸出信號，計(jì)算結(jié) 果輸出至高門綜合單元MlO ；
低門初級單元M7接受來自抽汽初級單元M4、功率初級單元M6的輸出信號，計(jì)算結(jié) 果輸出至低門綜合單元M12 ；高門綜合單元MlO接受來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、高門初級單元M7的信號，計(jì)算結(jié)果 經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往高壓調(diào)門執(zhí)行器；低門綜合單元接受來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、低門初級單元M9的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/ A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往低壓調(diào)門執(zhí)行器。③抽汽背壓式系統(tǒng)積木塊組合整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路結(jié)構(gòu)與上述的一級抽汽凝汽式系統(tǒng)相比較僅是功率初 級單元M6替換成排汽初級單元M5，其余均相同；④背壓式系統(tǒng)積木塊組合整個(gè)系統(tǒng)的功能塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、排汽初級單元M5、高門綜合單元M10， 共3個(gè)單元積木塊所組成；以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸出輸往高門綜合單元MlO ；排汽初級單元M5的輸入端接自排汽流量的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 信號，排汽初級單元M5的輸出輸往高門綜合單元MlO，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往高 壓調(diào)門執(zhí)行器。所述的空負(fù)荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)的計(jì)算核心部分由輸入、輸出信號及控制器共同 組成一個(gè)回路，其中控制器由調(diào)速器、傳遞環(huán)節(jié)、配汽環(huán)節(jié)三個(gè)計(jì)算環(huán)節(jié)所組成。轉(zhuǎn)速主設(shè) 定Dn、轉(zhuǎn)速輔設(shè)定Dn1, 2個(gè)信號輸入加法器Σ 1，再經(jīng)乘法器P1后輸入加法器Σ 2。輸入的實(shí) 際轉(zhuǎn)速η經(jīng)反相器AF輸入至加法器Σ 2，加法器Σ 2的計(jì)算結(jié)果輸至乘法器IV由此形成 了轉(zhuǎn)速信號在調(diào)速器中整理后的電壓信號Un，然后輸入傳遞環(huán)節(jié)中的乘法器P3，形成UG，轉(zhuǎn) 換成高壓調(diào)門開度信號m輸出。所述的帶電、熱負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)，其核心部分為模擬量計(jì)算系統(tǒng)的積木塊組合 回路構(gòu)成的中央處理單元。以二級抽汽凝汽式系統(tǒng)為例，具體說來就是中央處理單元具有 4路輸入信號，即轉(zhuǎn)速、功率、一級抽汽、二級抽汽模擬量；具有3路輸出信號，即前往控 制高壓調(diào)門、中壓調(diào)門、低壓調(diào)門的模擬量。然后將調(diào)節(jié)對象一一汽輪機(jī)的輸出、輸入分別 與中央處理單元的輸入、輸出信號首尾相連，由此而構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)回路仿真平臺(tái)。所述的電、熱工況禁區(qū)規(guī)避功能塊回路結(jié)構(gòu)是一抽初級單元M2的輸出X3，接到 邏輯元件“抽汽低值選通功能塊” ；二抽初級單元M3的輸出X2接到另一個(gè)抽汽低值選通功 能塊；功率初級單元M6輸出XI，分成3路一路輸往3只調(diào)節(jié)汽門的初級單元；另2路分 別輸往上述2只抽汽低值選通功能塊，這樣，每只抽汽低值選通功能塊均接有來自功率與 抽汽的信號；抽汽低值選通的功能是，抽汽量只有在小于功率模擬量時(shí)，抽汽才能輸入控制。本發(fā)明的有益效果為熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)、研究、教學(xué)人員提供了一種新的仿真工具， 它可以①用于快速設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人僅需將已知條件輸入計(jì)算機(jī)屏畫面，即可生成帶參數(shù)值的 模擬量計(jì)算系統(tǒng)功能塊回路設(shè)計(jì)圖；②對調(diào)節(jié)信號多至4輸入、3輸出的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)結(jié)果能 確保電、熱運(yùn)行工況的靜態(tài)解耦；③能自動(dòng)規(guī)避電、熱工況的運(yùn)行禁區(qū)；④通過仿真運(yùn)行過程對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各種工況的性能驗(yàn)證；⑤幫助分析處理現(xiàn)有控制器模擬量框架的設(shè) 計(jì)錯(cuò)誤；⑥運(yùn)行仿真畫面形象化，有利于學(xué)校的仿真教學(xué)；⑦適用面廣，同時(shí)可用于傳統(tǒng)液 壓型調(diào)節(jié)系統(tǒng)；⑧操作簡便。本發(fā)明使用時(shí)無須進(jìn)行任何編程與計(jì)算，仿真操作系模擬現(xiàn)場 操作順序獲得所需的結(jié)果。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是積木塊、信息流組合圖(二級抽汽凝汽式調(diào)節(jié)系統(tǒng))。圖2是積木塊、信息流組合圖(一級抽汽凝汽式調(diào)節(jié)系統(tǒng))。圖3是積木塊、信息流組合圖(抽汽背壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng))。圖4是積木塊、信息流組合圖(背壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng))。圖5是模擬量計(jì)算系統(tǒng)功能塊增益計(jì)算結(jié)果圖。圖6是空負(fù)荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)回路圖。圖7空負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)圖。圖8電、熱負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)圖。圖9電、熱工況規(guī)避禁區(qū)回路設(shè)計(jì)圖。
具體實(shí)施例方式一種熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征是其模擬量計(jì)算回 路系統(tǒng)是以調(diào)節(jié)單元為單位的積木式組合結(jié)構(gòu)；在模擬量計(jì)算回路系統(tǒng)的積木塊組合結(jié)構(gòu) 的基礎(chǔ)上編制有帶電、熱負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)和電、熱工況禁區(qū)規(guī)避功能塊回路；另設(shè)有空負(fù) 荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在空負(fù)荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)基礎(chǔ)上編制有空負(fù)荷運(yùn)行運(yùn)行仿真平 臺(tái)。1、熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)系統(tǒng)積木塊種類熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)模擬量計(jì)算回路由如下種類的積木塊組合而成轉(zhuǎn)速 初級單元(Ml)、一級抽汽初級單元(Μ》、二級抽汽初級單元(Μ； )、抽汽初級單元(M4)、排汽 初級單元(MO、功率初級單元(M6)、高門初級單元(M7)、中門初級單元(M8)、低門初級單元 (M9)、高門綜合單元(MlO)、中門綜合單元(Mil)、低門綜合單元(M12)。由上述12個(gè)積木塊 可以拼裝成以下類型熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)模擬量計(jì)算系統(tǒng)回路①二級抽汽凝汽式 系統(tǒng)；②一級抽汽凝汽式系統(tǒng)；③抽汽式背壓式系統(tǒng)；④背壓式系統(tǒng)。2、熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)積木塊組合方式所述的4類汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)積木塊組合方式如下。2. 1 二級抽汽凝汽式系統(tǒng)積木塊組合如圖1所示這是一種積木式組合結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、一級 抽汽初級單元M2、二級抽汽初級單元M3、功率初級單元M6、高門初級單元M7、中門初級單元 M8、低門初級單元M9、高門綜合單元M10、中門綜合單元Mil、低門綜合單元M12，共10個(gè)單 元積木塊所組成。以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號；Ml的輸出分別輸往高門綜合單元的M10、中門綜合單元的Mll及低門綜合單元 M12。一抽初級單元M2的輸入端接自一抽流量的實(shí)際值與設(shè)定值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 信號；M2的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9。二抽初級單元M3的輸入端接自二抽流量的實(shí)際值與設(shè)定值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字 信號；M3的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9。功率初級單元M6的輸入端接自電功率的實(shí)際值與設(shè)定值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號；M6的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9。高門初級單元M7接受了來自M2、M3、M6的輸入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至高門綜合單 元 M10。中門初級單元M8接受了來自M2、M3、M6的輸入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至中門綜合單 元 Mil。低門初級單元M9接受了來自M2、M3、M6的輸入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至低門綜合單 元 M12。高門綜合單元MlO接受了來自Ml、M7的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往 高壓調(diào)門執(zhí)行器。中門綜合單元Mll接受了來自Ml、M8的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往 中壓調(diào)門執(zhí)行器。低門綜合單元Ml2接受了來自Ml、M9的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往 低壓調(diào)門執(zhí)行器。2. 2 一級抽汽凝汽式系統(tǒng)積木塊組合如圖2所示。這是一種積木式組合結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、抽汽初 級單元M4、功率初級單元M6、高門初級單元M7、低門初級單元M9、高門綜合單元M10、低門綜 合單元M12，共7個(gè)單元積木塊所組成。以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字信號；Ml的輸出分別輸往高門綜合單元M10、低門綜合單元M12。抽汽初級單元的M4的輸入端接自抽汽流量的實(shí)際值與設(shè)定值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字信號；M4的輸出分別輸往高門初級單元M7、低門初級單元M9。功率初級單元M6的輸入端接自電功率的實(shí)際值與設(shè)定值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號；M6的輸出分別輸往高門初級單元M7、低門初級單元M9。高門初級單元M7接受了來自M4、M6的輸出信號，計(jì)算結(jié)果輸出至高門綜合單元 M10。低門初級單元M7接受來自M4、M6的輸出信號，計(jì)算結(jié)果輸出至低門綜合單元M12。高門綜合單元MlO接受了來自Ml、M7的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往 高壓調(diào)門執(zhí)行器。低門綜合單元Ml2接受了來自Ml、M9的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往 低壓調(diào)門執(zhí)行器。2. 3抽汽背壓式系統(tǒng)積木塊組合
如圖3所示。這是一種積木式組合結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路結(jié)構(gòu)與圖2所示的一級抽汽 凝汽式系統(tǒng)相比較僅是功率初級單元M6替換成排汽初級單元M5，其余均相同。2. 4背壓式系統(tǒng)積木塊組合如圖4所示。這是一種積木式結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)的功能塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、排汽初級單元 M5、高門綜合單元M10，共3個(gè)單元積木塊所組成。以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后 的數(shù)字信號。Ml的輸出輸往高門綜合單元M10。排汽初級單元的輸入端接自排汽流量的實(shí)際值與設(shè)定值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信 號，M5的輸出輸往高門綜合單元M10，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往高壓調(diào)門執(zhí)行器。3、建立數(shù)學(xué)模型一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，任何一個(gè)輸入與輸出之間的信號流均有一個(gè)數(shù)學(xué)模型，當(dāng)輸入信 號有a個(gè)，輸出信號有b個(gè)，則需建立aXb = N組單回路結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。再將此N組數(shù) 學(xué)模型聯(lián)立成b個(gè)調(diào)門方程組數(shù)學(xué)模型。將其回路按積木塊信息流組合圖連接即構(gòu)成了的 整體調(diào)節(jié)系統(tǒng)。圖1、圖2、圖3、圖4出示了各類熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)需建立的數(shù)學(xué)模型。以上所述的數(shù)學(xué)模型，以二級抽汽系統(tǒng)為例(圖1)，輸入量有4個(gè)(轉(zhuǎn)速、一級抽 汽、二級抽汽、功率模擬量)；輸出量有3個(gè)(高壓調(diào)門、中壓調(diào)門、低壓調(diào)門開度模擬量)。因此，單回路數(shù)學(xué)模型有4X3= 12個(gè)。此12個(gè)方程式即為設(shè)計(jì)單回路結(jié)構(gòu)的依 據(jù)。例如轉(zhuǎn)速——高門方程即可組成調(diào)速回路，用于調(diào)速系統(tǒng)空負(fù)荷仿真試驗(yàn)。以上12個(gè)方程式分成如下3個(gè)大組高壓調(diào)門方程組，由下述方程聯(lián)立轉(zhuǎn)速——高門方程①、一抽——高門方程④、二抽——高門方程⑦、功率——高門 方程⑩。中壓調(diào)門方程組，由下述方程聯(lián)立轉(zhuǎn)速——中門方程②、一抽——中門方程⑤、二抽——中門方程；⑧、功率——中 門方程(11)。低壓調(diào)門方程組，由下述方程聯(lián)立轉(zhuǎn)速——低門方程③、一抽——低門方程⑥、二抽——低門方程⑨、功率——低門 方程(12)。聯(lián)立后的方程組分別決定了 4個(gè)輸入量與3個(gè)調(diào)門開度的關(guān)系。上述高壓調(diào)門方程組、中壓調(diào)門方程組及低壓調(diào)門方程組構(gòu)成的功能塊回路圖， 再按圖1所示的關(guān)系連接即成了一個(gè)整體的調(diào)節(jié)系統(tǒng)回路結(jié)構(gòu)。按此規(guī)律的組合，可以構(gòu)成了任意多輸入、輸出信息的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。4、已知條件輸入方式針對擬設(shè)計(jì)的各類汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，僅需輸入如下已知條件①速度變動(dòng)率、壓力 變動(dòng)率；②電、熱工況空載、滿載條件下，相應(yīng)的各調(diào)節(jié)汽門開度。數(shù)值均用歸一化的模擬電量值表達(dá)。具體來說就是運(yùn)行工況(如轉(zhuǎn)速、功率熱負(fù)荷)為零的，均為0VDC(4mA)；為額 定值或滿載的，均定為5VDC或10VDC (20mA)。所述的二級抽汽凝汽式調(diào)節(jié)系統(tǒng)，輸入已知條件見表1。表權(quán)利要求
1.一種熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征是其模擬量計(jì)算回路 系統(tǒng)是以調(diào)節(jié)單元為單位的積木式組合結(jié)構(gòu)；設(shè)有空負(fù)荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在空負(fù)荷 運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)基礎(chǔ)上編制有空負(fù)荷運(yùn)行運(yùn)行仿真平臺(tái)；在模擬量計(jì)算回路系統(tǒng)的積木 塊組合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上編制有帶電、熱負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)和電、熱工況禁區(qū)規(guī)避功能塊回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征是 所述的模擬量計(jì)算回路系統(tǒng)為以調(diào)節(jié)單元為單位的積木式組合結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)如下各式熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)模擬量計(jì)算回路由如下種類的積木塊組合而成轉(zhuǎn)速 初級單元Ml、一級抽汽初級單元M2、二級抽汽初級單元M3、抽汽初級單元M4、排汽初級單元 M5、功率初級單元M6、高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9、高門綜合單元 M10、中門綜合單元Mil、低門綜合單元M12;由上述12個(gè)積木塊拼裝成以下類型熱電聯(lián)供式 汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)模擬量計(jì)算系統(tǒng)回路之一①二級抽汽凝汽式系統(tǒng)；②一級抽汽凝汽式系 統(tǒng)；③抽汽背壓式系統(tǒng)；④背壓式系統(tǒng)；上述4類汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)積木塊組合方式如下①二級抽汽凝汽式系統(tǒng)積木塊組合整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、一級抽汽初級單元M2、二級抽汽初級 單元M3、功率初級單元M6、高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9、高門綜合 單元M10、中門綜合單元Mil、低門綜合單元M12，共10個(gè)單元積木塊所組成；以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字信號，轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸出分別輸往高門綜合單元的M10、中門綜合單元Mll及低門綜 合單元M12 ；一抽初級單元M2的輸入端接自一抽流量的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號， 一抽初級單元M2的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9 ；二抽初級單元M3的輸入端接自二抽流量的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號， 二抽初級單元M3的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9 ；功率初級單元M6的輸入端接自電功率的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，功 率初級單元M6的輸出分別輸往高門初級單元M7、中門初級單元M8、低門初級單元M9 ；高門初級單元M7接受來自一抽初級單元M2、二抽初級單元M3、功率初級單元M6的輸 入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至高門綜合單元MlO ；中門初級單元M8接受來自一抽初級單元M2、二抽初級單元M3、功率初級單元M6的輸 入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至中門綜合單元Mll ；低門初級單元M9接受來自一抽初級單元M2、二抽初級單元M3、功率初級單元M6的輸 入信號，計(jì)算結(jié)果輸出至低門綜合單元M12 ；高門綜合單元MlO接受來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、高門初級單元M7的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/ A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往高壓調(diào)門執(zhí)行器；中門綜合單元Ml 1接受來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、中門初級單元M8的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/ A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往中壓調(diào)門執(zhí)行器；低門綜合單元M12接受了來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、低門初級單元M9的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往低壓調(diào)門執(zhí)行器；②一級抽汽凝汽式系統(tǒng)積木塊組合整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、抽汽初級單元M4、功率初級單元M6、高 門初級單元M7、低門初級單元M9、高門綜合單元M10、低門綜合單元M12，共7個(gè)單元積木塊 所組成；以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字信號，轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸出分別輸往高門綜合單元M10、低門綜合單元M12 ；抽汽初級單元M4的輸入端接自抽汽流量的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號； 抽汽初級單元M4的輸出分別輸往高門初級單元M7、低門初級單元M9 ；功率初級單元M6的輸入端接自電功率的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號；功 率初級單元M6的輸出分別輸往高門初級單元M7、低門初級單元M9 ；高門初級單元M7接受來自抽汽初級單元M4、功率初級單元M6的輸出信號，計(jì)算結(jié)果輸 出至高門綜合單元MlO ；低門初級單元M7接受來自抽汽初級單元M4、功率初級單元M6的輸出信號，計(jì)算結(jié)果輸 出至低門綜合單元M12 ；高門綜合單元MlO接受來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、高門初級單元M7的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/ A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往高壓調(diào)門執(zhí)行器；低門綜合單元接受來自轉(zhuǎn)速初級單元Ml、低門初級單元M9的信號，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn) 換成模擬量輸往低壓調(diào)門執(zhí)行器；③抽汽背壓式系統(tǒng)積木塊組合整個(gè)系統(tǒng)的功能模塊回路結(jié)構(gòu)與上述的一級抽汽凝汽式系統(tǒng)相比較僅是功率初級單 元M6替換成排汽初級單元M5，其余均相同；④背壓式系統(tǒng)積木塊組合整個(gè)系統(tǒng)的功能塊回路由轉(zhuǎn)速初級單元Ml、排汽初級單元M5、高門綜合單元M10，共3 個(gè)單元積木塊所組成；以上所述的轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸入端接自轉(zhuǎn)速的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字信號，轉(zhuǎn)速初級單元Ml的輸出輸往高門綜合單元MlO ；排汽初級單元M5的輸入端接自排汽流量的實(shí)際值與設(shè)定值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號， 排汽初級單元M5的輸出輸往高門綜合單元M10，計(jì)算結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量輸往高壓調(diào) 門執(zhí)行器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征 是所述的空負(fù)荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)的計(jì)算核心部分由輸入、輸出信號及控制器共同組成 一個(gè)回路，其中控制器由調(diào)速器、傳遞環(huán)節(jié)、配汽環(huán)節(jié)三個(gè)計(jì)算環(huán)節(jié)所組成，轉(zhuǎn)速主設(shè)定Dn、 轉(zhuǎn)速輔設(shè)定Dn1,2個(gè)信號輸入加法器Σ 1，再經(jīng)乘法器P1后輸入加法器Σ 2，輸入的實(shí)際轉(zhuǎn)速 η經(jīng)反相器AF輸入至加法器Σ 2，加法器Σ 2的計(jì)算結(jié)果輸至乘法器Ρ2，由此形成了轉(zhuǎn)速信 號在調(diào)速器中整理后的電壓信號Un，然后輸入傳遞環(huán)節(jié)中的乘法器P3，形成Ue，轉(zhuǎn)換成高壓 調(diào)門開度信號m輸出。
4.權(quán)利要求書1或2所述的熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征是 所述的帶電、熱負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)，其核心部分為模擬量計(jì)算系統(tǒng)的積木塊組合回路構(gòu)成 的中央處理單元，中央處理單元具有輸入信號和具有輸出信號，輸出信號即為前往控制各 個(gè)調(diào)門的模擬量。
5.權(quán)利要求書4所述的熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征是在 二級抽汽凝汽式系統(tǒng)中，帶電、熱負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)為接中央處理單元輸出連線，將去高 壓調(diào)門輸出信號接至高壓缸進(jìn)口，去中壓調(diào)門輸出信號接至中壓缸進(jìn)口，去低壓調(diào)門輸出 信號接至低壓缸進(jìn)口，再接中央處理單元輸入連線，將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速接轉(zhuǎn)速初級單元進(jìn)口、高 壓缸排汽接一抽初級單元進(jìn)口、中壓缸排汽接二抽初級單元進(jìn)口、發(fā)電機(jī)功率接功率初級 單元進(jìn)口，由此而構(gòu)成了一個(gè)4輸入、3輸出的閉環(huán)回路系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其特征 是所述的電、熱工況禁區(qū)規(guī)避功能塊回路結(jié)構(gòu)是一抽初級單元M2的輸出X3，接到邏輯元 件“抽汽低值選通功能塊” ；二抽初級單元M3的輸出X2接到另一個(gè)抽汽低值選通功能塊； 功率初級單元M6輸出XI，分成3路一路輸往3只調(diào)節(jié)汽門的初級單元；另2路分別輸往 上述2只抽汽低值選通功能塊，這樣，每只抽汽低值選通功能塊均接有來自功率與抽汽的 信號；抽汽低值選通的功能是，抽汽量只有在小于功率模擬量時(shí)，抽汽才能輸入控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱電聯(lián)供式汽輪機(jī)數(shù)字調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)運(yùn)行仿真系統(tǒng)，其模擬量計(jì)算回路系統(tǒng)是以調(diào)節(jié)單元為單位的積木式組合結(jié)構(gòu)；設(shè)有空負(fù)荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在空負(fù)荷運(yùn)行仿真調(diào)節(jié)系統(tǒng)基礎(chǔ)上編制有空負(fù)荷運(yùn)行運(yùn)行仿真平臺(tái)；在模擬量計(jì)算回路系統(tǒng)的積木塊組合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上編制有帶電、熱負(fù)荷運(yùn)行仿真平臺(tái)和電、熱工況禁區(qū)規(guī)避功能塊回路；本發(fā)明可以用于快速設(shè)計(jì)；對調(diào)節(jié)信號多至4輸入、3輸出的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)結(jié)果能確保電、熱運(yùn)行工況的靜態(tài)解耦；能自動(dòng)規(guī)避電、熱工況的運(yùn)行禁區(qū)；通過仿真運(yùn)行過程對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各種工況的性能驗(yàn)證；操作簡便。
文檔編號G05B17/02GK102063066SQ20111002857
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者李輝, 田鶴年 申請人:李輝, 田鶴年